[发明专利]基于非线性预测滤波与求容积卡尔曼滤波相结合的动基座初始对准方法

权利要求书

1.基于非线性预测滤波与求容积卡尔曼滤波相结合的动基座初始对准方法，其特征是：

(1)在系泊状态下，采集陀螺仪及加速度的输出数据；

(2)采用解析法完成捷联惯导系统的粗对准，初步确定载体的姿态矩阵；

(3)建立大方位失准角条件下捷联惯导系统初始对准的非线性误差模型；

(4)建立非线性预测滤波与求容积卡尔曼滤波相结合的非线性滤波器；

(5)载体先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动；

(6)进行捷联解算，同时测量载体的运动速度；

(7)取捷联解算的速度与测量的载体的运动速度作为量测量，利用步骤(4)建立的非线性滤波器对三个平台误差角进行估计；

(8)利用估计出的平台误差角对此时的姿态矩阵进行修正，从而完成初始对准。

2.根据权利要求1所述的基于非线性预测滤波与求容积卡尔曼滤波相结合的动基座初始对准方法，其特征是：所述的建立大方位失准角条件下捷联惯导系统初始对准的非线性误差模型的步骤为：

(1)建立捷联惯导系统初始对准非线性误差方程

使用一阶非线性随机微分方程来描述捷联惯导系统非线性误差方程如下：

式中，x(t)为t时刻系统的状态变量，f(x(t)，t)为模型向量，G_d(x(t)，t)为模型误差扰动矩阵，d(t)为系统模型误差向量，w(t)为系统的噪声向量；

系统的状态向量为：

x＝[δv_x δv_y φ_x φ_y φ_z]^T

系统模型误差向量为：

d(t)=▿x▿yϵxϵyϵzT]]>

系统的白噪声向量为：

w(t)=w▿xw▿ywϵxwϵywϵzT]]>

其中，δv_x δv_y分别为系统东向和北向的速度误差，φ_x φ_y φ_z分别为系统东向、北向、天向的姿态误差，分别为x、y轴加速度计的零偏，ε_x ε_yε_z分别为x、y、z轴陀螺仪的常值漂移，分别为x、y轴加速度计的白噪声误差，分别为x、y、z轴陀螺仪的白噪声误差；

模型向量为：

f(x(t)，t)＝A(t)·x+p(x，t)

式中A(t)_5×5为系统线性部分的系数矩阵；p(x，t)为非线性部分，A(t)_5×5中的非零项元素为：

其中fxfyfz=Cbn′f^b;]]>

其中w_ie为地球自转角速度，为载体的纬度，R为地球半径，v_x为载体的东向速度，v_y为载体的北向速度，为计算的捷联矩阵，为加速度计的输出；

模型误差扰动矩阵：

Gd(x(t),t)=Cb2×2n02×303×2-Cbn′5×5,]]>

其中Cb2×2n=Cbn(1,1)Cbn(1,2)Cbn(2,1)Cbn(2,2);]]>

(2)建立量测方程：

取捷联惯导系统解算的速度与量测的载体的速度之差作为量测量，则使用一阶线性微分方程来描述捷联惯导系统的量测方程如下：

y(t)＝h(t)x(t)+v(t)

式中y(t)表示t时刻的量测向量，h(t)表示系统的量测矩阵，v(t)为系统的量测噪声；

系统量测矩阵为：

h(t)＝[I_2×2 0_2×3]。